“电力电子技术”课程

czasxx2

电力电子技术跨“电力”、“电子”和“控制”三个领域，是现代电子技术的基础之一，更是弱电子对强电力实现控制的桥梁和纽带，是电气工程中的基础电子技术，“电力电子技术”课程已成为电气工程与自动化专业不可缺少的一门专业基础课，该课程在培养电气工程、自动化专业人才中有十分重要的地位。-%-43386-%--%-42537-%--%-44177-%-

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第一章思考题与习题
( u6 ~: b2 Q2 R
, H) R) Z. k/ J! D

; W1 i% }4 G. Q; `9 D6 [7 r1-1．功率二极管在电力电子电路中有哪些用途?
$ {( f, r9 ?5 o* G# _
, ^- V" D* @3 u9 c! t) H1-2．说明晶闸管的基本工作原理。在哪些情况下，晶闸管可以从断态转变为通态?已处于通态的晶闸管，撤除其驱动电流为什么不能关断，怎样才能关断晶闸管?

1-3．把一个晶闸管与灯泡串联，加上交流电压，如图1-37所示
! U" j, u+ Z* w! j2 [. L, b
) T9 H8 f4 J/ G3 m


8 w' t9 B2 s3 _0 e
2 h7 }/ p' U' a; R+ S
9 ^3 T* K3 S& C( t8 J

图 1-37
. V1 a0 r: S% D- p5 D4 |& S3 r
  W2 H0 }, x' o0 |问：（1）开关S闭合前灯泡亮不亮？

（2）开关S闭合后灯泡亮不亮？

（3）开关S闭合一段时间后再打开，断开开关后灯泡亮不亮？原因是什么？
& C* R6 e4 j0 x- F6 r. Y9 o
; W3 p  Q" Z9 t: ~& V+ F6 L' K1-4．在夏天工作正常的晶闸管装置到冬天变得不可靠，可能是什么现象和原因？冬天工作正常到夏天变得不可靠又可能是什么现象和原因？

# Y1 z: w3 q2 N5 M% [1-5．型号为KP100-3，维持电流IH＝4mA的晶闸管，使用在如图1-38电路中是否合理？为什么？（分析时不考虑电压、电流裕量）?

9 l& J6 e5 B) p% v$ @/ z
                               (a)                                       (b)                                           (c)                                    
3 r4 I2 ^1 m& K0 q) R0 k# B
图 1-38  习题5图

" @! g& {- Z6 ]% J" D" I1-6．用正弦波电压加于晶闸管上，晶闸管的正、反向漏电流波形也是正弦的吗？流过正弦半波电流时，元件的管压降波形是怎样的？
7 A3 x1 p4 S& \" \
1-7．如图1-39，当不接负载电阻Rd时，发现改变晶闸管的触发脉冲相位（即触发脉冲相对于交流阳极电压过零点的时刻）电压表的读数总是很小；而当接上负载后就一切工作正常。试问是什么原因？

5 H) U4 v9 I3 U+ [  }


$ ~6 {5 O' o) x- K- h图 1-39                                    图 1-40

- F* C+ s/ B4 B+ \1-8．直流电源电压U=220V，经晶闸管VT对负载供电、负载电阻R=20Ω，电感L=1H，晶闸管擎住电流IL=55mA，维持电流IH=22mA，用一个方波脉冲电流触发晶闸管。试计算：

2 R. O2 q. y/ m. D& U- Z6 f5 H; T0 J    1） 如果负载电阻R=20Ω，触发脉冲的宽度为300μs，可否使晶闸管可靠地开通?

2） 如果晶闸管已处于通态，在电路中增加一个lkΩ的电阻能否使晶闸管从通态转入断态?
* O+ B, O4 m8 [8 e% q2 h
1-9．如图1-40所示，当VT2触发导通时利用电容C上已充电的电压使VT1关断。现发现当C太小时，VT2导通时VT1关不断，试问是何原因?
+ E* ?: Z5 e6 N
! g2 x* S! p7 a+ @( c7 F1-10．图1-41中阴影部分表示流过晶闸管的电流波形，其最大值均为Im。试计算各电流波形的平均值Id1、Id2、Id3，电流有效值I1、I2、I3和它们的波形系数Kf1、Kf2、Kf3。


0 C: B1 ?+ B3 c; i
(1)                                          (2)                                             (3)
" `) S8 D. l- E) J
% L: |1 \+ s. i, I图 1-41

, A5 b% u/ s; n0 U6 \- g1-11．上题中如若不考虑安全裕量，问额定电流为100A的晶闸管能送出平均值电流Id1、Id2、Id3各多少安倍？相应的电流最大值Im1、Im2、Im3又各多少安倍？

1-12．单相正弦交流电源，晶闸管和负载电阻串联，交流电源电压有效值220V。试计算晶闸管实际承受的正、反向电压最高是多少？考虑晶闸管的电压安全裕量为3倍，其额定电压应如何选取？

1-13．设上题中晶闸管的通态平均电流为100A，考虑晶闸管的电流安全裕量为2倍，试分别计算导电角为180°和90°时，电路允许的峰值电流各是多少？

1-14．如图1-42所示，画出负载Rd上的电压波形（不计管压降）。
$ M" m$ v) }% R+ ]' m
7 ^$ Z2 K  [- t2 x% d
2 O4 i+ o9 ^$ r6 d1 {1 B
6 H/ m. R8 F- J7 s. y9 H
2 |2 |# X- H7 x6 @. e) U图 1-42
2 n2 }( F+ r% D$ c
2 B. Z! k+ B. i; L  }1-15．如图1-43所示，在t1时刻合上开关S，t2时刻断开开关S，试画出负载上的电压波形（不计管压降）。

8 _; ^$ s% e2 Z. L

- r  l: |* `. h
图 1-43
1 j7 F, o9 O8 o& c
, q& H( M$ C, ~% m. j& e/ c1-16．说明GTO的关断原理。
5 V7 G  ~, d3 h* e
! ?( ^( t% y' D. y1-17．描述GTR的二次击穿特性。
- j5 p0 @# r0 N& y
1-18．为什么GTR在开关瞬变过程中易被击穿？有什么措施预防？
: u% R& y$ a3 g) m
# q. R# e/ M6 ?/ [) ?! r1-19．作为开关使用时P-MOSFET器件主要的优缺点是什么? 如何应用这些优点、避免这些缺点？

1-20．P-MOSFET器件使用中应注意什么？?

% Z; }1 b: h% C& @& F, e1-21．IGBT有哪些突出优点？?

) H( k. ]% @" t1-22．什么是IGBT的擎住现象？使用中如何避免？
+ p) b1 M& x- ?2 P" x5 z! o
2 t4 j9 y$ p2 X, N' Y0 u1 J7 F1-23．对GTR、P-MOSFET及IGBT进行比较（导电机构、开关特性、优缺点及应用范围）。

# U, V4 C& O2 ~7 {" C! o    1-24．比较MOS控制晶闸管MCT与静电感应晶体管SIT的通—断控制机理。

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第二章思考题与习题
( p5 [" C7 _$ r% G" y4 s  G! S: \  {
! _/ F  K( }% Y9 c4 B: y- S
. p/ a' s- X  z4 j8 [) R
2-1．由晶闸管构成的主电路对触发脉冲有哪些要求？为什么必须满足这些要求？

2-2．单结晶体管同步振荡电路是怎样实现同步的？电路中的Re选得过大或过小对电路工作会有什么影响？为什么？
  E( ~, {9 C* s4 U' C. |+ ^
" R- t% `) R; }* w7 s2-3．一个移相触发电路，一般应由哪些环节组成？以锯齿波同步移相触发电路为例来进行说明。?
) ^, Q& L  |5 t) {
2-4．在锯齿波同步移相触发电路中，双脉冲是如何产生的？为什么电源电压的波动和波形畸变对锯齿波同步移相触发电路影响较小？?
( C. K, e( W1 V8 X4 a& O
2-5．一个三相桥式可控整流电路，采用图2-9所示的锯齿波同步移相触发电路。?
% i; I9 f  p* X5 g  T+ O5 U4 G
1）如果发现输出直流电压的波头有高有低，可能是什么原因引起的？?
: g+ v) Q6 F; {' [) u9 ^
2）如果把原来的双窄脉冲触发方式改为宽脉冲触发方式，触发电路应作哪些调整？

( G/ [. p1 _4 k4 j) ^: Z# E9 o& Q' f2-6．证明单结晶体管脉冲移相电路的触发脉冲周期为，式中分压比。?

2-7．三相全控桥采用带滤波器的正弦波触发器，滤波滞后60º，同步环节的晶体管采用NPN型硅管，主变压器连接组为△/Ｙ-5，同步变压器的连接组为△/Ｙ-3和△/Ｙ-9，试求各元件触发电路的同步电压，并列表表示。?
; H3 R: _3 q$ V# \( v
6 ]; e( X  U+ @; P0 [7 T8 w- q2-8．双脉冲形成器的原理电路如图2-56a）所示，图中端16接15Ｖ电源，端7接低电压，端1～6的输入分别来自3块KC04的输出端，而相位关系如b）图所示，画出端10～15的波形。
+ D! `) C3 g2 y



: M7 _( o$ F# x* K5 P( x图2-56  双脉冲形成器原理图?

2-9．图2-18中的锯齿波同步移相触发电路的同步环节采用PNP晶体管，RC滤波网络的移相角为60º，求：?
* M! l, T: ?/ n) M1 n$ d
% \) ]$ }2 g5 t7 n0 h/ y2 e1）同步信号电uTa与对应的晶闸管阳极电压ua的相位关系。?
2 ?- w. \& L' J  b- |" Y% ~
2）确定同步变压器的连接组，同时列出晶闸管阳极电压和同步信号电压的对应关系表。
) E6 b, _" B" Z
2-10．三相全控桥的主回路直接由三相电源经进线电抗器直接连到晶闸管（可认为连接组为Y/Ｙ-12），同步变压器为△/Ｙ-1，△/Ｙ-7连接组。触发器采用正弦波同步移相触发电路，其中同步环节采用NPN晶体管，RC滤波，滤波后相位滞后30º，变流器要求能整流与逆变运行，试选择同步信号电压。分析时可忽略进线电抗器的相移。?

$ D& U) P( V% q* y- S2-11．在上题中，主回路和同步变压器都不变，将触发器改为同步环节采用NPN晶体管的锯齿波同步移相触发电路。试选择同步信号电压。此时是否要加RC滤波环节，如要加，则它移相多少度？?
* {5 ~, D6 T/ z. B
7 \) E; @% p( ^$ A/ R; v5 k  ?- y  A3 X2-12．在有晶闸管串联的高压变流装置中，晶闸管两端并接阻容吸收电路可起到几种保护作用？

) g6 F( I4 N7 }* h2-13．发生过电流的原因有哪些？可以采取哪些过电流保护措施？它们的保护作用先后次序应如何安排？
2 x8 n; c* x/ m/ z) N
2-14．出图2-57中①～⑨各保护元件及VDF、Ｌd的名称及作用。（LJ为过流继电器）

2-15．不使用过电压、过电流保护，选用较高电压等级与较大电流等级的晶闸管行不行？

2-16．画出GTO理想的门极驱动电流波形，并说明门极开通和关断脉冲的参数要求。

2-17．图2-58所示为某电力晶体管驱动模块电路，采用正、负双电源供电。控制信号经光电耦合三极管进入驱动电路，当Ｓ为高电平时，光电管导通，使VT2和VT3导通。VT2导通使VT1导通，VT3导通致使VT4和VT5截止，此时送出正的基极驱动电流Ib1。当Ｓ为低电平时，光电管截止，使VT2和VT3截止，致使VT1截止而VT4和VT5导通，送出负的基极电流Ib2。此电路的优点是控制无死区，调节电阻R1和R2能方便地改变Ib1和Ib2的数值。试在此电路基础上，加抗饱和电路环节（贝克钳位电路）使电力晶体管在导通期间始终处于临界饱和状态，妥善解决其基极电流的自动调节问题。
$ H; N  p: M; t! U4 O- b$ A4 \" Z

& S8 ~+ g4 [; Y+ A. F8 ]
3 N2 F6 C, |8 _1 _7 v8 |* ~( W
' H  f1 }( p& h+ O5 ~) V. z1 T9 f5 Y图2-57  三相桥式整流电路的保护



, T& i( u1 y1 ~% P6 q( \
0 z$ x2 |6 b- U; g, d# d图2-58  驱动模块电路

2-18．说明功率场效应晶体管的开通和关断驱动特性。

- N4 T( y+ l3 F2-19．试说明绝缘栅双极型晶体管驱动电路与大功率晶体管及功率场效应晶体管驱动电路的异同点。

2-20．TR、P-MOSFET、IGBT使用中，电流定额选择中各要注意什么？

2-21．GTR、IGBT等过流保护中，为何要采用检测集射极电压作为保护基准？

2-22．GTR、P-MOSFET、IGBT吸收电路的基本结构如何？其减少被保护器件开关损耗的机理如何？

2-23．某直流电动机，额定电压750Ｖ，额定电流780Ａ，短时最大电流1200Ａ，准备采用三相桥式可控整流电路供电。试选择变压器及晶闸管（因条件限制，规定单只晶闸管定额不超过1500Ｖ，500Ａ）

haohao

楼主,希望你以后不要这样发帖.这既不规范,也无意义.

skymonde

没错
没什么意思
9 d) n5 B* x- I2 N大家都知道

午后薄荷

他大概不会上传附件。。。

pppxj76

原帖由 haohao 于 2007-12-15 16:38 发表

                               
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& D+ K& Z7 [3 M  A' ]( ^: u6 s. f9 G楼主,希望你以后不要这样发帖.这既不规范,也无意义.

版主，再这样禁他的帖

sw88414

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爆碎牙床

太好了，谢谢你